小学校プログラミング教育の教材研究
澤本 駿

山﨑 美結
橋本 剛裕（指導教員）
情報システム技術科

１．はじめに2020 年度より小学校プログラミング教育が必修化され，その狙いとして「プログラミング的思考の育成」や「プログラムの働きや良さへの気付き」等が挙げられている．
一昨年度は，情報技術者として解決手段を提供できる課題を抽出し，教材の提供やその教材を使用したプログラミング技術の研修・体験学習・模擬授業が適しているという結論を得た．昨年度はプロロボをベースとした教材研究を行った．今年度も引き続き教材研究を行う．
２．ベースとする教材の選定
教材の開発を行うにあたり，その後の汎用性や展開性を考慮し，ベースとする教材には市販のプログラミング教材を使用することとし，昨年度はプロロボを採用した．今年度は，文部科学省が Scratch を推奨し始めたことから１），教材の作りやすさの重要度を上げ，様々な市販のプログラミング教材について 5 段階評価を行い，Scratch と TELLO の組み合わせを採用することとする．ベース教材選定表を表 1に示す．表 1 において Scratch と TELLO の組み合わせは Scratch+TELLO と表記している．
表 1 ベース教材選定表
Scratch Scratch
ラズベリー
ルビィ ニンテンドー
Scratchプロロボ ビスケット
KOOV embot+ TELLO + ロボ
パイの冒険
LABO
5%
3
3
3
3
5
1
1
1
1
15%
1
15
1
3
55
1
1
115%
54
3
3
5
3
155565%
5555
3
1
1
1
1
15%
55
1
1
5
153
11割合
近隣学校の導入実績
費用
実物が動くか
教材の作りやすさ
動作環境
40分教材を前提とした使いやすさ
得点

5%

555点
満点

4.70

4.55

54.40

354

53

4.10

3.60

1.65

1.60

1.80

2
1.65

2
1.65

３．Scratch と TELLO の組み合わせについて
Scratch は文部科学省がプログラミング学習教材として今年度から推奨し始めたソフトウェアである．
マサチューセッツ工科大学(MIT)メディアラボで開発され，ドラッグ&ドロップのマウス操作でプログラミングができる．
TELLO は Scratch2.0 で作成したプログラムで動作するトイドローンである．現在の Scratch の最新バージョンは 3.0 だが，TELLO 用の拡張が公式に発表されているバージョン 2.0 を採用することとした．
図 1 にプログラム作成画面，図 2 にトイドローン本体，図 3 に組み合わせを示す．

図 1 プログラム作成画面

図 2 トイドローン本体

図 3 組み合わせ４．α版教材の開発
４．１ 法令等の調査
トイドローンを使用するにあたり，どのような法律や規制があるのかを調査した．現在の日本の法律では，屋内でトイドローンを飛ばすには規制がないことが分かった２）．公共施設では許可が必要であるが，小学校プログラミング教育として小学校自身がその教室や体育館で飛ばすことは問題無いと考える．
４．２ コース作成
作成した 4 つのコースを図 4 から図 7 に示す．コースの広さは，小学校の教室や体育館で使用することを前提とし，3m 四方で収まるように設計した．図 5 のコースの場合，横 2m20cm，縦 1m90cm，高さ 1m程度である．コースを作成する道具は，費用・安全性・保管の容易さを考慮し，フラフープ・コーン・バーで構成した．図 6 のコースの場合，道具の費用はフラフープ(2 本)2,000 円，コーン(2 個)800 円，バー(1 本)400 円の合計 3,200 円である．プラスチック製で軽いので，児童が衝突して倒れてきても怪我をしにくく，トイドローンが衝突しても壊れにくい．コースは一度組み立てても崩すことが可能であり，持ち運びや収納が容易である．また，教室にある椅子や机で高さを調整することが可能である．
問題は 1 から 5 まで作成した．問 1 では離陸と着陸のみを行い，トイドローンがプログラム通りに飛ぶことを確認してもらう．問 2 では図 4 のコース（ａ）を使用し，方向転換と前後左右への移動を行い，縦横の動きを理解してもらう．問 3 では図 5 のコース（ｂ）を使用し，バーにぶつからずに向こう側のフラフープに着陸させ，高さの移動に慣れてもらう．フラフープの位置をずらすことで難易度を上げることが可能である．問 4 では図 6 のコース（ｃ）を使用する．フラフープによって限定された範囲を通過する必要があるので難易度が上がる．往路はフラフープの中を通り復路はバーの上を通って元の位置に着陸させることで難易度を上げることが可能である．問 5 では図 7 のコース（ｄ）を利用し，離陸地点と着陸地点を別にすることでプログラムがより複雑になり難易度が上がる．

図 4 コース（ａ）

図 5 コース（ｂ）

図 6 コース（ｃ）

図 7 コース（ｄ）

４．３ マニュアルなどの作成
小学校での導入において必要となるマニュアルとして，総合マニュアル，IP アドレス設定マニュアル，教員向けマニュアル，小学生向けテキストを作成した．総合マニュアルと IP アドレス設定マニュアル
は専門知識が少なくても環境設定を可能にするために，教員向けマニュアルは指導教員が教室で使用するために，小学生向けテキストは配布用テキストとして作成した．総合マニュアルは画像を多く取り入れ，IP アドレス設定マニュアルは画像だけで伝えられないところを文章で細かく説明した．教員向けマ
ニュアルはトイドローンに関する法律から小学生向けテキストに沿った内容まで入れ，各問題の解答例を参照しながら教えることができるようにし，解答例以外のプログラムが完成した場合にも対応できるよう赤枠でプログラムの補助説明を載せた．小学生向けテキストは興味を引かせるために見やすさを重視し，説明は短く，イラストを多く，ルビを振るなどの工夫を行った．

５．α版教材の問題点抽出とβ版教材に向けた課題設定
５．１ プログラミング教材の実践
今年度は，小学校教諭向け研修や小学生体験教室などが新型コロナの影響により行えなかったため，学生の妹 2 名に協力していただきα版教材の実践を行った．作成した教員向けマニュアルおよび小学生向けテキストを使い，問 1 から問 5 まで順次挑戦をしてもらい，ヒントなしで自ら考えるプログラミングまで行った．実践の様子を図 8 に示す．

図 8 α版教材の実践の様子
５．２ 学年共通の課題
プログラミング教材のソフト面，ハード面，および授業を行う教室の環境について確認した．抽出された問題点，およびそれらを解決するために設定した課題を表 2 に示す．
表 2 学年共通の課題
小項目
Scratch
ドローンにインストール
されている公式アプリ
IPアドレス設定マニュアル
インストールマニュアル
教員向けマニュアル

問題点
問題なし
最新版にアップデートできなかった
対象外
対象外
小学生にとっては問題5より問題4の方が難しかった

授業の流れ
教室の机
教室の椅子
フラフープ
コーン
バー
パソコン
無線LAN子機
ドローン
明るさ

問題3→4→5のコース変更がスムースに行かなかった
小学生にとっては問題5より問題4の方が難しかった
問題3→4→5のコース変更がスムースに行かなかった
コースの寸法に関する記載が小学生マニュアルになかった
問題なし
問題なし
問題なし
問題なし
問題なし
問題なし
問題なし
問題なし
プログラム通りに動作しないことがある
問題なし

広さ

小学校の教室では狭い

空気の流れ
床の材質や模様など暖房が入っているとドローンが流れてしまう
問題なし

小学生テキスト課題
スマホ側の公式アプリを常に最新版にしておくことを教員向けマニュアルに記載する
対象外
対象外
問題5と問題4を入れ替える（教員向けマニュアル・小学生テキスト）
同上
同上
同上
小学生マニュアルに記載する

多目的ホールや体育館で行うことを推奨する（教員向けマニュアルに記載する）
空調は停止することを推奨する（同上）

ソフト面では，スマホ側の TELLO 公式アプリケーションを常に最新版にしておくことを教員向けマニ
ュアルに記載すること，問 5 と問 4 の入れ替えを教員向けマニュアルと小学生向けテキストに反映すること，コースの寸法を小学生向けテキストに記載することを課題として設定した．ハード面では，トイドローンがプログラム通りに動作しないことが稀にあるという問題点が抽出されたが，原因究明に至らず，課題を設定することができなかった．授業を行う教室の環境については，多目的ホールや体育館で行い，空調を停止することを推奨する旨を教員向けマニュアルに記載することを課題として設定した．
５．３ 学年別の課題対象としている学年は小学 3 年生から 6 年生であり，機器の扱いやすさ，問題の難易度，一問に費やす時間，テキストの読みやすさについて確認した．結果を表 3 に示す．
3 年生は，パソコンに触れるという機会が少ないためかマウス操作方法から説明が必要であり，一問に費やす時間が 40 分 1 コマ程度となることが分かった．6 年生は，問 1 から問 5 まで 40 分 1 コマ程度

で終わってしまい，より難しい問題の追加が必要であることが分かった．β版教材の開発に向けては小学生向けテキストへの振り仮名の追記を課題として設定した．
表 3 学年別の問題点

3年生
6年生

機器の扱いやすさ
丁度良い
丁度良い

問題の難易度
丁度良い
簡単

一問に費やす時間足りない
丁度良い

テキストの読みやすさ
振り仮名が必要
丁度良い

６．β版教材の開発
６．１ α版教材の実践で得られた問題点の改善
教員向けマニュアルに，スマホ側の TELLO 公式アプリケーションを常に最新版にしておくこと，多目的ホールや体育館で行い空調を停止することを推奨する旨を追記し，問 5 と問 4 の入れ替えを行った．
小学生向けテキストに，コースの寸法を記載，問 5 と問 4 の入れ替え，および振り仮名の追記を行った．
６．２ 床の色や柄の違いによる飛行の安定性への影響確認
多目的ホールや体育館で行うことを推奨するにあたり，ドローン販売専門店のホームページ３）なども参考にしながら，床の色や柄の違いによる飛行の安定性への影響が出ないかを学内体育館や各種板材で行ったところ，赤色などの極端に明るい色でなければ問題ないことが確認でき，赤色などの極端に明るい色では飛行が不安定になる旨を教員向けマニュアルに追記した．
７．おわりに今年度から文部科学省が Scratch を利用したプログラミング学習を推奨し始めたことをうけ，Scratchによりトイドローンをコントロールするプログラミング教材の試作を行った．α版教材の問題点抽出とβ版教材に向けた課題設定を行い，β版教材を完成させることができた．しかしながら，トイドローンがプログラム通りに動作しないことが稀にあるという問題点は原因究明に至らなかった．また，6 年生向けのより難しい問題の追加には至らなかった．
来年度はトイドローンがプログラム通りに動作しないことが稀にあることへの改善，6 年生向けのより難しい問題の追加を行い，小学校教諭向け研修や小学生体験教室などに取り組みたい．
参考文献
1) 文部科学省ホームページ：https://www.mext.go.jp/a_menu/shotou/zyouhou/detail/1375607.htm（参照日 2021 年 1 月 19 日）．
2) ドローンエンタープライズホームページ：https://www.drone-enterprise.com/blog/2963#（参照日 2020 年 11 月 6 日）．
3) SEKIDO ホームページ：https://sekido-rc.com/blog/technical/faq_180321_002/（参照日 2020 年 12 月 1 日）．